Quelle est la théorie actuellement acceptée pour le sort des Jupiters chauds?

Il est bien établi que l'une des principales caractéristiques de nombreux jupiteurs chauds est leur proximité avec leur étoile parente, généralement l'équivalent d'être dans l'orbite de Mercure. Ces planètes sont donc des géantes gazeuses et sont très chaudes (d'où leur catégorie).

Cependant, quelques découvertes ont conduit à s'interroger sur le sort de ces planètes.

exemple 1: HD 209458b alias "Osiris"

Selon la page de la NASA "Dying Planet Leaks Carbon-Oxygen" , Osiris fait plus que "s'évaporer", c'est une fuite de carbone, d'oxygène et d'hydrogène dans une enveloppe derrière la planète qui a été détectée depuis la Terre. L'importance du carbone et de l'oxygène est indiquée dans l'article:

Bien que du carbone et de l'oxygène aient été observés sur Jupiter et Saturne, ils sont toujours sous forme combinée sous forme de méthane et d'eau profondément dans l'atmosphère. Dans HD 209458b, les produits chimiques sont décomposés en éléments de base. Mais sur Jupiter ou Saturne, même en tant qu'éléments, ils resteraient toujours invisibles bas dans l'atmosphère. Le fait qu'ils soient visibles dans la haute atmosphère de HD 209458b confirme qu'il se produit une «explosion» atmosphérique.

Il est indiqué dans l'article qu'Osiris est susceptible de devenir une classe hypothétique d'exoplanète connue sous le nom de Chthonian , qui est définie dans "Taux d'évaporation des Jupiters chauds et formation des planètes chthoniennes" (Hebard et al. 2003) comme

nouvelle classe de planètes constituées du noyau central résiduel d'anciens Jupiters chauds

Ceux-ci seraient de taille similaire à la Terre, mais considérablement plus denses.

exemple 2: CoRoT-7b

Selon l'article de la NASA "La plupart des exoplanètes terrestres commencées comme gaz géant" , CoRoT-7b est une planète de la taille de la Terre où se trouve habituellement un Jupiter chaud, ils le décrivent comme

est presque 60 fois plus proche de son étoile que la Terre, donc l'étoile apparaît presque 360 ​​fois plus grande que le soleil dans notre ciel ", a déclaré Jackson. En conséquence, la surface de la planète subit un échauffement extrême qui peut atteindre 3 600 degrés Fahrenheit à la lumière du jour La taille et la masse de CoRoT-7b (70% plus grande que la Terre) (4,8 fois celle de la Terre) indiquent que le monde est probablement fait de matériaux rocheux.

La température élevée pendant la journée signifie que le côté face à l'étoile de la planète est susceptible d'être fondu, toute atmosphère ténue est également détruite. Les scientifiques estiment que de nombreuses masses terrestres pourraient avoir été évaporées. Il semble également que la masse décroissante amène la planète à se rapprocher de l'étoile - car plus de matière à bouillir, d'où la masse à diminuer.

Pour résumer l'un des scientifiques dans l'article:

On pourrait dire que, d'une manière ou d'une autre, cette planète est en train de disparaître sous nos yeux, "

La question

Comme ce ne sont que 2 exemples d'un processus possible, la question est, quelle est la théorie actuellement acceptée quant au sort des exoplanètes chaudes de Jupiter?

Serait-ce aussi la raison pour laquelle un Jupiter chaud n'existe pas dans notre système solaire?

C'est une question assez chargée dans la mesure où elle dépend fortement de ce qu'est réellement défini un "Jupiter chaud". Qu'est-ce qui est "chaud"? Qu'est-ce qu'un "Jupiter"? En réalité, il y a un continuum de masses planétaires et de distances par rapport à leur étoile parente, et dans la littérature, vous verrez souvent des références aux "Neptunes chaudes", aux "Saturnes chauds", etc.

La théorie prédominante sur la formation des planètes géantes est qu'elles fusionnent d'abord à partir de la roche et de la glace au-delà de la ligne de glace , la distance de l'étoile parente à laquelle l'eau devient solide. Cette distance est approximativement là où Mars se trouve aujourd'hui dans notre système solaire. Ce qui est surprenant à propos des "planètes à gaz chauds", c'est qu'elles se trouvent à l' intérieur de cette ligne de glace, de façon significative à l'intérieur. Cela implique qu'après avoir formé leurs noyaux, ils ont migré plus près de leurs étoiles hôtes via un processus actuellement indéterminé (pour lequel il existe plusieurs bons candidats, mais pour l'instant supposons que l'existence de planètes chaudes montre qu'au moins un de ces processus fonctionne assez régulièrement).

Et qu'en est-il du mot "chaud"? Eh bien, pour les planètes les plus proches de leurs étoiles parentes, il existe une anomalie de rayon : les rayons de ces planètes sont nettement plus grands que ne le prédisent les modèles de structure de planète géante irradiés par leurs étoiles hôtes. Je définirais donc les planètes "chaudes" comme des géantes gazeuses dont les rayons sont plus grands que ce qui serait prédit par les modèles standard.

Maintenant que nous avons supprimé certaines définitions, il y a la question de la survie. Lorsque les planètes géantes sont proches de leurs étoiles parentes, elles deviennent verrouillées en permanence . En conséquence, il y a très peu d'énergie dissipée à la surface de la planète géante, la forme de la planète est fixe et il y a peu de mouvements internes. Cependant, la planète géante soulève également une marée sur son étoile hôte, et comme il faut beaucoup d'élan angulaire pour changer la rotation d'un objet avec 1000 fois plus de masse, les étoiles hôtes ne seront presque jamais verrouillées leur planète la plus proche.

La vitesse à laquelle l'énergie est dissipée dans l'étoile est très incertaine, et cette incertitude est généralement balayée dans un paramètre de fondant «Q», le facteur de qualité, avec des facteurs de qualité inférieurs reflétant plus de dissipation. "Q" est mesuré pour certains corps dans notre propre système solaire (c'est-à-dire la Terre et Jupiter) et dans certains binaires stellaires, mais il est très variable d'un corps à l'autre, allant d'environ 10 pour la Terre à 10 ^ 8 pour certaines étoiles.

La survie d'une planète pour être observée aujourd'hui dépend de la durée du temps de décroissance orbitale, déterminé par Q, par rapport à l'âge du système. Pour certains systèmes, tels que WASP-12b et WASP-19b , qui comportent des Jupiters chauds très gonflés, Q est estimé être suffisamment petit pour les faire tomber dans leurs étoiles hôtes en un temps étonnamment court (<10 ^ 7 ans).

Une autre possibilité est que le gaz entourant le noyau de roche / glace est emporté par l'énorme quantité de chaleur déposée dans la planète. Cela vous laisse avec une planète de densité relativement faible qui est quelque peu dépourvue de fer, car les noyaux des planètes géantes se forment plus loin de leurs étoiles hôtes que les planètes rocheuses. Il y a quelques objets candidats proches de la masse de Neptune qui peuvent avoir été produits à la suite de la perte de la majeure partie de leur atmosphère de cette manière (Exemple: GJ3470b ).

Quant à notre propre système solaire, la formation d'un Jupiter chaud aurait probablement détruit le système solaire interne alors qu'il migrait près du Soleil, du fait qu'il perturberait violemment les orbites des planètes internes. De plus, le soleil serait probablement amélioré dans les métaux en raison de l'accrétion de matériaux riches en métaux de cette planète géante. Bien qu'il soit potentiellement possible qu'il y ait eu un Jupiter chaud dans notre système solaire avant la formation des autres planètes, cela semble actuellement peu probable.